Психоакустика: воздействие звука на человека

Психоакустика: воздействие звука на человека

 

Содержание

 

	Введение ……………………………………………………………3	3
1.	Сущность психоакустики ………………………………………….4	4
2.	Функционирование органа слуха………………………………….6
3.	Воздействие звука на человека…………………………………….9
	Заключение………………………………………………………….28
	Список литературы ………………………………………………..29

 

 

 

 

Введение

 

Звук представляет собой определенную вибрацию, волну или энергию в пространстве. Вся Вселенная была создана Звуком. Согласно Библии: «Вначале было Слово», при помощи которого Бог творил нашу Вселенную. В индийской философии высшее мировое начало – Нада Брахман – воплощено в звуке, это зародыш всего сущего. Иудаизм подчеркивает «Словом Бога сотворены небеса». Согласно теории физиков Вселенная возникла приблизительно 14 млрд. лет назад в результате грандиозного большого Взрыва, т.е. посредством Звука и Света!

Вся Вселенная пронизана звуком, светом, ритмическими пульсациями Солнца, Луны, планет, звезд, галактик. И все это воздействует на воздух, воду, землю, все живые организмы, в том числе и на человека. И сам человек производит различные звуки, которые оказывают полярное воздействие на него и окружающую среду.

Любой звук имеет физические параметры: силу, частотность и тембр. Чередования звуков в определенной последовательности имеют и еще один параметр – ритм.

Сила звука. Зависит от величины амплитуды колебаний. Чем больше амплитуда, тем звук сильнее, и, наоборот, чем меньше размах колебаний, тем меньше сила звука.

Частотность. Зависит от частоты колебаний звучащего тела и измеряется количеством полных колебаний в секунду. Воспринимаемый человеком диапазон: от 15-16 Гц до 20000-22000 Гц. Выше 22000 Гц – ультразвук – человеческое ухо не воспринимает, но влияние ультразвука человек ощущает. Ниже – инфразвук. Он так же не воспринимается ухом, но происходит воздействие на весь организм. Лучший для восприятия диапазон 800-2000 Гц. Собственная частота барабанной перепонки – 1000 Гц.

Ритм. Самое универсальное определение этого слова принадлежит Платону: «Ритм – это порядок в движении». Мы живём, учитывая самые различные ритмические системы: смена дня и ночи, циклы времен года, приливы и отливы, лунные циклы – месяцы, биение сердца и многое другое.

Тембр. Тембром, или окраской звука, называют то его свойство, благодаря которому можно отличить друг от друга звуки одной высоты и силы, но издаваемые разными источниками. Если взять одну и ту же ноту на трубе, скрипке и рояле, в каждом случае получается свой характерный звук, отличающийся своей окраской, неповторимостью звучания.

По характеру колебательных движений звуки делятся на две группы – тоны и шумы. Если колебание совершается ритмично, то есть через определенные промежутки времени повторяются одинаковые фазы звуковой волны, то образующийся при этом звук воспринимается как музыкальный тон.

Уровень интенсивности разных звуков в децибелах:

- Едва слышимый звук (порог слышимости) - 0

- Шепот около уха - 25-30

- Речь средней громкости - 60-70

- Очень громкая речь (крик) - 90

- Рёв взлетающего авиалайнера - 120

- На концертах рок и поп музыки в центре зала - 106-108

- На концертах рок и поп  музыки у сцены - 120

 

1. Сущность психоакустики

 

Психоаку́стика – наука, изучающая психологические и физиологические особенности восприятия звука человеком.

Во многих приложениях акустики и обработки звуковых сигналов необходимо знать, что люди слышат. Звук, который образуют волны давления воздуха, может быть точно измерен современным оборудованием. Однако понять, как эти волны принимаются и отображаются в нашем головном мозге — задача не такая простая. Звук — это непрерывный аналоговый сигнал, который (в предположении, что молекулы воздуха бесконечно малы) может теоретически переносить бесконечное количество информации (так как существует бесконечное число частот, содержащих информацию об амплитуде и фазе).

Понимание процессов восприятия позволяет учёным и инженерам сосредоточиться на возможностях слуха и не учитывать менее важные возможности других систем. Важно также отметить, что вопрос «что человек слышит» — не только вопрос о физиологических возможностях уха, но во многом также вопрос психологии, чёткости восприятия.

Уровень шума в окружающей нас среде становится все выше. Многие изо дня в день подвергаются воздействию звуков различной интенсивности - от шума машин, автобусов и грузовиков до грохота, создаваемого производственным электрооборудованием.

Порой мы сами не щадим своего слуха, включая звук на чрезмерную громкость. Сегодня многие любят слушать музыку через наушники портативного проигрывателя для кассет или компакт-дисков. Молодые все чаще страдают нарушением слуха из-за того, что, слушая музыку через наушники, включают ее на слишком большую громкость.

Но какую громкость можно считать чрезмерной? Звук имеет три характеристики: длительность, частоту и интенсивность. Под длительностью подразумевается отрезок времени, в течение которого слышен звук. Частота звука – число колебаний в секунду, которая определяет высоту звука, измеряется в герцах. Человек с нормальным слухом способен воспринимать колебания с частотой от 20 до 20000 герц.

Уровень интенсивности звука, которым определяется его громкость, измеряется в децибелах (дБ). Средний уровень громкости обычного разговора достигает 60 децибел. Как считают специалисты по слуху, чем дольше человек подвергает себя звуковому воздействию, уровень громкости которого превышает 85 децибел, тем значительнее снизится впоследствии его слух. Чем громче звук, тем быстрее прогрессирует тугоухость. Без ущерба для ушей вы выдержите звук электродрели (100 дБ) в течении двух часов, но в шумном салоне видеоигр (110 дБ) сможете пробыть не более получаса. С увеличением уровня громкости звука на 10 децибел его воздействие на орган слуха возрастает в 10 раз. По данным исследований, при уровне громкости около 120 дБ звук вызывает болевое ощущение. Тем не менее, в некоторых домах громкость звучания стереоаппаратуры достигает 140 децибел! Чтобы понять, почему громкие звуки могут повредить слух, разберемся, что происходит, когда звуковые волны достигают наших ушей.

Что же помогает повысить остроту слуха? Во-первых, сознательное ограничение громкости источников шума (телевизора, музыкального центра, радио). При особо шумных соседях или наличии рядом с домом постоянного источника шума (аэродрома, производства, бара или кафе) надо как можно больше давать отдых ушам и для этого подойдут самые простые наушники, только не включенные, без звука. Во-вторых, чаще бывайте на природе (но не в шумной компании с шашлыками!) - напряженное вслушивание в тишину повышает остроту слуха.

 

2. Функционирование органа слуха

 

Внешняя часть наружного уха, или ушная раковина, устроена так, чтобы улавливать звуковые волны и направлять их в слуховой проход, по которому они попадают к барабанной перепонке. Звуковые волны вызывают ее вибрацию, а барабанная перепонка, в свою очередь, заставляет колебаться три слуховые косточки среднего уха. Затем эти колебания передаются во внутреннее ухо, представляющее собой систему заполненных жидкостью каналов и полостей. Колебания через жидкие среды передаются улитке – воспринимающей части внутреннего уха, снабженной волосковыми слуховыми клетками. Жидкость улитки вызывает возбуждение наружных волосковых клеток – звуковые колебания преобразуются в нервные импульсы. Затем эти импульсы передаются в мозг, который их «расшифровывает», и мы слышим звук.

С помощью лимбической системы мозг определяет, на какие звуки реагировать, а какие оставлять без внимания. К примеру, сознание матери, возможно, не фиксирует те звуки, которые ее ребенок обычно издает во время игры, однако она сразу среагирует на его испуганные крики. Благодаря тому, что мы слышим двумя ушами, возникает стереоэффект. Это позволяет нам определять положение источника звука. Но когда мы слушаем речь, наш мозг может воспринять за один раз только одно сообщение. Вот почему, разговаривая по телефону, человек не сразу понимает, что говорит ему кто-то из находящихся рядом людей

Человеческое ухо номинально слышит звуки в диапазоне от 16 до 20 000 Гц. Верхний предел имеет тенденцию снижаться с возрастом. Большинство взрослых людей не могут слышать звук частотой выше 16 кГц. Ухо само по себе не реагирует на частоты ниже 20 Гц, но они могут ощущаться через органы осязания. Частотное разрешение звука в середине диапазона —около 2 Гц. То есть, различимо изменение частоты звука более чем на 2 Гц. Однако есть возможность уловить ещё меньшую разницу. Например, в случае, если оба тона приходят одновременно, в результате сложения двух колебаний возникает модуляция амплитуды сигнала с частотой, равной разности исходных частот. Этот эффект известен также как биение.

Диапазон громкости воспринимаемых звуков огромен. Наша барабанная перепонка в ухе чувствительна только к изменению давления. Громкость звука принято измерять в децибелах (дБ). Нижний порог слышимости определён как 0 дБ, а определение верхнего предела слышимости относится скорее к вопросу, при какой громкости начнётся разрушение уха. Этот предел зависит от того, как долго по времени мы слушаем звук. Ухо способно переносить кратковременное повышение громкости до 120 дБ без последствий, но долговременное восприятие звуков громкостью более 80 дБ может вызвать потерю слуха.

Более тщательные исследования нижней границы слуха показали, что минимальный порог, при котором звук остаётся слышен, зависит от частоты. Этот график получил название абсолютный порог слышимости. В среднем, он имеет участок наибольшей чувствительности в диапазоне от 1 кГц до 5 кГц, хотя с возрастом чувствительность понижается в диапазоне выше 2 кГц.

Существует также способ восприятия звука без участия барабанной перепонки — так называемый микроволновый слуховой эффект, когда модулированное излучение в микроволновом диапазоне (от 1 до 300 ГГц) воздействует на ткани вокруг улитки, заставляя человека воспринимать различные звуки.

Человеческий слух во многом подобен спектральному анализатору, то есть, ухо распознаёт спектральный состав звуковых волн без анализа фазы волны. В реальности фазовая информация распознаётся и очень важна для направленного восприятия звука, но эту функцию выполняют ответственные за обработку звука отделы головного мозга. Разница между фазами звуковых волн приходящих на правое и левое ухо позволяет определять направление на источник звука, причём информация о разности фаз имеет первостепенное значение, в отличие от изменения громкости звука воспринимаемого разными ушами. Эффект фильтрации передаточных функций головы также играет в этом важную роль.

В определённых случаях один звук может быть скрыт другим звуком. Например, разговор на автобусной остановке может быть совершенно невозможен, если подъезжает шумный автобус. Этот эффект называется маскировкой. Говорят, что слабый звук маскируется, если он становится неразличимым в присутствии более громкого звука. Различают несколько видов маскировки:

- По времени прихода маскирующего и маскируемого звука (одновре́менное (моноуральное) маскирование, вре́менное (неодновременное) маскирование).

- По типу маскируещего и маскируемого звуков (чистого тона чистым тоном различной частоты, чистого тона шумом, речи чистыми тонами, речи монотонным шумом, речи импульсными звуками и т. п.).

Любые два звука при одновременном прослушивании оказывают влияние на восприятие относительной громкости между ними. Более громкий звук снижает восприятие более слабого, вплоть до исчезновения его слышимости. Чем ближе частота маскируемого звука к частоте маскирующего, тем сильнее он будет скрываться. Эффект маскировки не одинаков при смещении маскируемого звука ниже или выше по частоте относительно маскирующего. Более низкочастотный звук сильнее маскирует высокочастотный. Это явление похоже на частотную маскировку, но здесь происходит маскировка во времени. При прекращении подачи маскирующего звука маскируемый некоторое время продолжает быть неслышимым. В обычных условиях эффект от временной маскировки длится значительно меньше. Время маскировки зависит от частоты и амплитуды сигнала и может достигать 100 мс.

В случае, когда маскирующий тон появляется по времени позже маскируемого, эффект называют пост-маскировкой. Когда маскирующий тон появляется раньше маскируемого (возможен и такой случай), эффект называют пре-маскировкой.

 

Воздействие звука на человека

 

Наш орган слуха - удивительный прибор, маленький и чувствительный. Через уши мы можем воспринимать множество самых разных, в том числе красивых звуков, которыми наполнен окружающий мир. Несомненно, этот чудесный дар заслуживает самого бережного обращения

Чтобы представить, как влияют на слух громкие звуки, рассмотрим такой пример. В отчете об одном исследовании в области техники безопасности волосковые клетки внутреннего уха сравнивались с пшеничным полем, а звуковые волны, попадающие в ухо, - с ветром. Легкое дуновение, подобное слабому звуку, слегка колышет верхушки колосьев, не причиняя вреда пшенице. С усилением ветра ее стебли гнутся все сильнее. Внезапный сильный порыв или более слабый ветер, но дующий в течении длительного времени, может повредить пшеницу, и она погибнет. Похожее воздействие шум оказывает на крошечные чувствительные волосковые клетки. Внезапный резкий звук может повредить ткани внутреннего уха и оставить рубцы, которые вызывают необратимое нарушение слуха. От длительного интенсивного шумового воздействия могут серьезно пострадать волосковые клетки. А они не восстанавливаются. Следствием этого также может быть так называемый шум в ушах – ощущение жужжания, звона или гула в ушах или голове. Но чаще всего нарушение слуха объясняется совокупностью неблагоприятных факторов, таких, как шум на работе, а также различные связанные с шумом занятия и развлечения.